JPS58123648A - 電磁レンズポ−ルピ−ス構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁レンズポールピース構造体、特に電子顕微
鏡の対物レンズポールピース構造体として用いられるの
に好適な電磁レンズポールピース、構造体に関する。

電子顕微鏡においては、単に試料の透過電子拡大像を螢
光スクリーン上で可視像として観察するだけではなく、
電子線照射によって試料から発生するＸａを検出してそ
の試料の元素分析を行なうことが行なわれるようになっ
てきている。

試料は一般に対物レンズの上部ポールピースと下部ポー
ルピースとの間の狭い空間に配置されることから、電子
線照射によって試料から発生するＸ線を対物レンズの外
部に取シ出すことがむずかしい。

その解決策として、Ｘ線検出のときだけ試料を電子線軸
に対して傾け、そして試料から発生するＸ線を上部ポー
ルピースと下部ポールピースとの間から対物レンズの外
部に取シ出すことが考えられている。

しかし、この解決策をとる場合は、Ｘ線検出のときと電
子顕微鏡像観察のときとで試料配置が異なるという問題
があるだけではなく、Ｘ線検出時に試料から発生する二
次電子が対物レンズ磁場によって螺旋運動しながら電子
線軸に沿って上方に進行する過程で試料に衝突し、それ
によって発生するＸ線がパックグランドとして検出され
るという問題がある。

これらの問題はＸ線検出時においても試料を傾けず、電
子線に対して垂直な面上にそのまま維持しておくことに
よって解決され得る。しかし、この場合は、試料から発
生するＸｍ”ｆｒ上部ポールピースと下部ポールピース
の間から取り出すことは実質的に困難である。なぜなら
ば、上部ポールピースと下部ポールピースとの間の間隔
は試料から発生するＸ線全検出するためにはあまセにも
狭すぎるからである。

この問題を解決するためには、上部ポールピースのレン
ズ孔以外の部分にＸ線取り出し用の孔を設け、この孔全
通して対物レンズの外部にＸ線を取シ出すことが考えら
れる。しかし、この場合はＸ線取シ出し用の孔の存在故
に対物レンズの非点収差が無視できない程度に増大する
という大きな問題がある。

このため、一般には」二部ポールピースの孔を大きくシ
（直径１０＋ｍ以上）、この大径のレンズ孔全通してＸ
線を取シ出すようにしている。しかし、このようにする
と、対物レンズの球面収差が増大し、その結果分解能が
低下するという問題がある。

というのは、球面収差はポールピースのレンズ孔の大き
さと共に増大するからである。

したがって、本発明の目的は球面収差を減少しその結果
として分解能を向上させるのに適した電磁レンズポール
ピース構造体を提供することにある。

本発明の特徴は上部ポールピースのレンズ孔部分全下部
ポールピース側に突出させた点におる。

本発明者の実験研究によれば、そのような突出レンズ孔
部分が存在する場合は、−り部ポールピースの、突出レ
ンズ孔部分以外の部分にＸ線取り出し用の孔を設けても
それによってレンズ磁場が実ｌＢ的に乱されず、非点収
差が実質的に生じないことがわかった。

したがって、突出レンズ孔全Ｘ線取シ出し用の孔として
利用する必要がないのでそのレンズ孔を小さくすること
ができ、その結果として分解能低下の原因としての球面
収差を減少することができる。

第１図は本発明にもとづく一実施例を示す。同図におい
て、上部ポールピース１およびこれト対１′：１ 向する下部ポールピース２は非磁性体からなるスペーサ
３を介して一体化されている。上部ポールピース１およ
び下部ポールピース２の中央部にはそれぞれレンズ孔が
形成され、そして上部ポールピース１のレンズ孔部分は
下部ポールピース２側に突出している。この突出してい
るレンズ孔部分は第１図では符号４で示されている。

上部ポールピース１と下部ポールピース２の間にレンズ
磁場が形成されるように実際には励磁コイルおよび磁路
体が備えられる必要があるが、第１図ではこれらは省略
されている。

試料５は上部ポールピース１と下部ポールピース２の間
、すなわちレンズ磁場中に配置される。

また、上部ポールピース１の、突出レンズ孔部分４以外
の一部には１個又は複数個のＸ線取り出し用の孔６が設
けられている。

したがって、電子線軸７を通る電子線が試料５を照射す
ることによって試料５から発生するＸ線８はＸ線取シ出
し用の孔６から取り出され得る。

本発明者の実験研究によれば、第１図に示されるポール
ピース構造体を電子顕微鏡の対物レンズポールピース構
造体として用いたところ、突出にンズ孔部分４が存在す
る限ｂＸ線取シ出し用の孔６が存在していても電子線軸
７を通る電子線にレンズ作用を与えるレンズ磁場が実質
的に乱されず、非点収差が実質的に生じないことがわか
った。

したがって、第１図の実施例によれば、上部ボールビー
ル１のレンズ孔をＸ線取シ出し用の孔として利用する必
要がないので、そのレンズ孔を小さくすることができ、
それによって球面収差が減少して分解能が向上する。す
なわち、本発明者の実験研究によれば、上部ポールピー
ス１のレンズ孔を１０ｍ＋から２霧に減じたところ、球
面収差係数が約１７３になり、分解能（魚介解能）が４
．５λ程度から３λ程度に向上され得ることがわかった
。

なお、明確な臨界性があるわけではないが、本発明者の
実験研究によると、突出レンズ孔部分４の外径がそのレ
ンズ孔の大略３倍程度以下で、かつ突出レンズ孔部分４
の突出寸法が大略その外径以上であれば、非点収差が実
質的に生じないことがわかった。

第２図は本発明にもとづくもう一つの実施例を示す。同
図の実施例が第１図のそれと異なる点は第１図に示され
ているＸ線取シ出し用の孔６がないこと、上部ポールピ
ース１が中央ポールピース部分１ａと外周ポールピース
部分１ｂの二つに分かれていて、前者が後者に着脱可能
に装着されていることの２点である。

第２図の実施例において、電子線軸７を通る電子線は試
料５を透過し、その透過電子線は図示しない拡大レンズ
系によって拡大され、図示しない螢光スクリーン上に投
射される。したがって、その螢光スクリーン」二で試料
５の透過電子像を観察１することができる。

第２図の実施例は第１図の場合と同様に上部ポールピー
スが小径レンズ孔をもっているので高分解能１象観察に
適しているが、中央ポールピース部分１ａをＸ線取シ出
しに充分な大きさのレンズ孔をもつ別の中央ポールピー
ス部分と交換すると、電子線照射によって試料５から発
生するＸ線を」二部ポールピースのレンズ孔を通して検
出することができる。

突出レンズ孔部分４がない場合は上部ポールピースを中
央ポールピース部分と外周ポールピース部分とに分け、
前者を後者に着脱可能に装着するには大きな問題がある
。両ポールピース部分の接触がミクロ的に一様ではなく
、これによって非点収差が生ずるからである。このため
、従来は、高分解能像観察モードとＸ線検出モードとの
切シ換えのために上部ポールピースのレンズ孔の大きさ
を変えようとするときは上部ポールピース全体を交換し
なければならなかったのである。したがってまた、その
交換の都度両ポールピース間に配置される対物レンズ絞
り、コンタミネーション防止絞り、対物レンズスティグ
マトールなどの出し入れにともなう厄介な一連の丙調整
操作が必要であったのである。

しかるに、上部ポールピース１を中央ポールピース部分
１ａと外周ボ、、−ルビース部分１ｂに分け、前者を後
者に着脱可能に装着している第２図の実施例によれば、
中央ポールピース部分の交換によって高分解能像観察と
Ｘ線検出モードとの切り換え全行なうことができるので
、対物レンズ絞シ、コンタミネーション防止絞り、対物
レンズスティグマトールなどの出し入れおよびその出し
入れに伴なう厄介な一連の再調整操作が不必要となる。

これは、上部ポールピースを中央ポールピース部分と外
周ポールピース部分に分け、前者を後者に着脱可能に装
着することが、中央ポールピース部分と外周ポールピー
ス部分との接触がミクロ的に必らずしも一様でなくても
それによって非点収差が実質的に生じないという効果を
奏する突出レンズ孔部分の存在故に初めて可能になった
ことによするものである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、球面
収差を減少し、その結果として分解能を向上させるのに
適した電磁レンズポールピース構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく一実施例を示す電磁レンズポ
ールピース構造体の縦断面図、第２図は本発明にもとづ
くもう一つの実施例を示す電磁しく９） ンズボールビース構造体の縦断面図である。 １・・・上部ポールピース、２・・・下部ポールピース
、３・・・スペーサ、４・・・突出レンズ孔部、５°・
・試料、６・・・Ｘ線取り出し用の孔、７・・・電子線
軸、８・・・Ｘ線。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上部ポールピースと、下部ポールピーストラ備え、
   上記上部ポールピースのレンズ孔部分を上記下部ポール
   ピース側に突出させたことを特徴とする電磁レンズポー
   ルピース構造体。